簡桂林，青玉鳳，張全波

(川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院a.老年醫(yī)學科，b.風濕免疫科，四川 南充 637000)

痛風是一種與高尿酸血癥相關(guān)的炎性疾病，醫(yī)學之父希波克拉底早在公元前5世紀就對其進行了描述[1]。痛風主要表現(xiàn)為反復發(fā)作的痛風性關(guān)節(jié)炎，并可影響泌尿系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)，若經(jīng)久不愈，有致殘風險，嚴重影響人類生活及健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，全世界約3.9%的人患有痛風[2]，中國痛風患病率為1.1%[3]。隨著人們生活水平的提高，我國居民痛風的患病率呈逐年上升趨勢[4]。痛風的發(fā)生與體內(nèi)尿酸生成過多和(或)排泄減少有關(guān)。尿酸的生成主要有兩方面，一是來自富含嘌呤的食物的分解，二是來自體內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸、核苷酸等物質(zhì)的代謝。尿酸主要通過腎臟、腸道和肝膽排泄。尿酸生成過多和(或)排泄減少均會導致血液尿酸水平過高，進而形成高尿酸血癥，而尿酸鹽在關(guān)節(jié)周圍聚集并析出結(jié)晶，導致痛風性關(guān)節(jié)炎。為了研究疾病，而構(gòu)建的理想動物模型需要遵循3個原則，分別是與人類疾病具有相似的發(fā)病機制、與人類疾病具有相似的行為表象、與人類疾病具有相似的藥物治療反應，目前已構(gòu)建的痛風動物模型主要有高尿酸血癥動物模型、痛風性關(guān)節(jié)炎動物模型、痛風性結(jié)節(jié)腫動物模型等[5]?，F(xiàn)對目前常見的實驗動物及動物模型予以綜述。

1 嚙齒類動物模型

嚙齒類動物主要選擇大鼠和小鼠。鼠的血尿酸代謝過程與人體相似，但也存在一定差異。人體嘌呤經(jīng)體內(nèi)代謝后終產(chǎn)物主要為尿酸，而鼠類體內(nèi)存在尿酸氧化酶(urico oxidase，UOX)，可將尿酸氧化成溶解度更高的尿囊素，易于排出體外。

1.1痛風性關(guān)節(jié)炎動物模型 目前，主要采用單鈉尿酸鹽(monosodium urate，MSU)晶體關(guān)節(jié)穿刺法建立痛風性關(guān)節(jié)炎模型。Coderre穿刺法[6-7]是最早用于關(guān)節(jié)建模的方法，但這種建模方法存在一些缺陷，如用藥量有限，穿刺時易將試劑注入踝前皮下或體外，人為造成踝關(guān)節(jié)破壞而致創(chuàng)傷性炎癥反應，從而影響實驗結(jié)果等[8]。現(xiàn)大多采用改良法建立大鼠踝關(guān)節(jié)痛風性關(guān)節(jié)炎模型，其建模方法較多，如可在麻醉大鼠踝關(guān)節(jié)外側(cè)后方，與脛骨呈45°進行穿刺并注射MSU晶體混懸液進行關(guān)節(jié)建模[9]；也可于大鼠踝關(guān)節(jié)后側(cè)沿跟腱內(nèi)側(cè)30°～40°方向穿刺關(guān)節(jié)腔并注射MSU晶體混懸液進行關(guān)節(jié)建模[10]。以上方式均通過MSU晶體刺激模擬人類急性痛風性關(guān)節(jié)炎，其關(guān)節(jié)表現(xiàn)與人類急性痛風性關(guān)節(jié)炎相似。但有實驗指出，直接關(guān)節(jié)注射MSU晶體混懸液建模法存在不足，該關(guān)節(jié)模型中主要為淋巴細胞浸潤[11]，而痛風性關(guān)節(jié)炎主要為中性粒細胞浸潤[12]，這與臨床病理特點不符。

1.2高尿酸血癥動物模型 鼠體內(nèi)存在的UOX能夠?qū)⒛蛩嵫趸赡蚰宜?。體內(nèi)尿囊素的溶解度高，較尿酸更易溶于水，尿囊素溶于水后隨尿液排出體外，因此，鼠類較少發(fā)生自發(fā)性高尿酸血癥。高尿酸血癥小鼠模型分為基因修飾導致的高尿酸血癥小鼠模型(基因誘導模型)和環(huán)境因素誘發(fā)的高尿酸血癥小鼠模型(環(huán)境誘導模型)兩大類[13]。由于人體內(nèi)編碼尿酸氧化酶的基因失活，而小鼠體內(nèi)該基因未失活，因此小鼠UOX基因修飾是建立“類人”模型，以研究高尿酸血癥的理想方式。通常采用兩種方法敲除UOX基因，以建立血尿酸水平顯著增高的小鼠模型，①UOX基因敲除模型，通過將新霉素選擇盒插入UOX基因的第3外顯子介導UOX基因破壞，從而改變開放閱讀框。該模型小鼠的血尿酸平均水平是野生型對照組的12倍左右；通過敲除UOX基因建立小鼠模型是可行的高尿酸血癥動物模型造模方式，但由于嚴重的腎病(包括尿酸結(jié)晶沉積、多發(fā)性囊腫、腎小管萎縮等)，建模4周時的模型小鼠死亡率高達65%；此外，雜合子子代UOX基因敲除小鼠的占比為7.1%，遠低于預期的25%，表明UOX基因敲除與胚胎致死率有關(guān)[14]。②利用轉(zhuǎn)錄激活子樣效應核素酶技術(shù)刪除了UOX基因第3號外顯子中28個堿基對的一個區(qū)域，在C57BL/6J背景下產(chǎn)生另一種UOX基因敲除小鼠模型，此種小鼠的血尿酸水平與高尿酸血癥患者相似，約40%的小鼠存活了62周；雜合子子代UOX基因敲除小鼠的活產(chǎn)率為15.9%，遠低于預期的25%，同樣涉及胚胎致死率的問題，且小鼠可出現(xiàn)腎功能障礙，包括尿酸結(jié)晶沉積和腎小球或腎小管病變；雄性UOX基因敲除小鼠出現(xiàn)的代謝紊亂與胰島素分泌受損和鏈脲佐菌素誘導的糖尿病敏感性增加有關(guān)，而雌性小鼠出現(xiàn)高血壓伴脂代謝異常[15]。除上述兩個基因敲除模型外，研究人員還建立了另一個與UOX基因相關(guān)的小鼠模型，該模型使用銫輻射誘導小鼠第3號染色體上的副中心倒位，導致UOX基因突變和UOX缺乏，此類模型小鼠的血尿酸水平較高，且多伴發(fā)腎病及腎小球和腎小管擴張，63%的小鼠在出生后14 d內(nèi)死亡，這些改變可能與其核三維結(jié)構(gòu)破壞有關(guān)，且可能對尿酸代謝產(chǎn)生其他非特異性影響[16]。

此外，還可采用環(huán)境因素誘發(fā)方式建立鼠類高尿酸血癥模型，如應用尿酸氧化酶抑制劑氧嗪酸鉀。皮下注射氧嗪酸鉀混懸液[17]或腹腔注射氧嗪酸鉀[18]均可抑制UOX的活性，從而建立小鼠高尿酸血癥模型。體內(nèi)尿酸主要來自嘌呤代謝，嘌呤進入體內(nèi)后，經(jīng)過一系列代謝生成尿酸，故可通過增加機體嘌呤攝入量模擬高尿酸血癥。常見方法為腺嘌呤灌胃[19]和酵母提取糊灌胃[20]。酵母類成本較低，在體內(nèi)可分解為嘌呤和嘧啶，且酵母類食物能上調(diào)體內(nèi)黃嘌呤氧化酶活性，促使嘌呤氧化，提高尿酸水平。嘌呤代謝過程可被ATP抑制[21]，故建模時可同時應用ATP，如通過尾靜脈注射ATP[11]來提高模型成功率。關(guān)節(jié)及其周圍組織的血供相對較少，當pH值降低時，可導致尿酸鹽沉積，故可通過喂食含醋酸溶液建立痛風動物模型[22]，此建模方法成模時間短、模型與人體發(fā)病過程相似，且操作簡單、成本較低。

體內(nèi)尿酸水平升高是高尿酸血癥的主要特征之一。應用MSU晶體可建立高尿酸血癥動物模型，如小鼠腹腔注射MSU晶體混懸液可模擬人體尿酸水平升高后的一系列過程[23]。臨床上，部分痛風的發(fā)生與藥物的使用存在一定相關(guān)性。乙胺丁醇主要為抗結(jié)核藥物，但可用于高尿酸血癥小鼠模型的建立[24]，其機制可能是通過干擾嘌呤代謝及提高黃嘌呤氧化酶活性使血尿酸水平升高，常用給藥方法為灌胃。上述建立高尿酸血癥動物模型的方法可同時使用，如給予小鼠高嘌呤飲食同時腹腔注射氧嗪酸鉀等。但需要注意鼠類尿酸代謝與人體存在一定差異，上述方法適用于建立高尿酸血癥模型，在建立痛風關(guān)節(jié)炎模型方面存在一定困難。

1.3痛風性結(jié)節(jié)腫動物模型 痛風性結(jié)節(jié)腫形成是慢性痛風性關(guān)節(jié)炎的重要表現(xiàn)與特征。痛風發(fā)展到一定程度可表現(xiàn)為痛風性結(jié)節(jié)腫及痛風石。建立相應的動物模型有助于研究痛風性結(jié)節(jié)腫及痛風石的局部反應。大鼠及小鼠均可用于建立痛風性結(jié)節(jié)腫模型。一般在雄性大鼠(或小鼠)背部皮下注射經(jīng)處理的消毒空氣，使該部位隆起，3 d內(nèi)若隆起部位縮小再重復上述方法，第4天在隆起部位注射MSU晶體混懸液，從而建立動物模型[25-26]。此種建模方法可模擬機體局部炎癥反應并研究其局部病理生理改變，但該模型不具有高尿酸血癥及痛風性關(guān)節(jié)炎的特點，因此無法用于整體尿酸代謝研究。

2 家禽類動物模型

家禽類動物是最早用于建立痛風模型的實驗動物之一，常用家禽有雞和鵪鶉。雞與鵪鶉的尿酸代謝與人體相似，體內(nèi)均無UOX，不能將尿酸轉(zhuǎn)化為尿囊素。因此，雞及鵪鶉模型可用于模擬人體的相應過程。

2.1痛風性關(guān)節(jié)炎動物模型 雞是建立痛風性關(guān)節(jié)炎模型的適宜動物，可模擬痛風性關(guān)節(jié)炎的局部反應。通常采用局部關(guān)節(jié)穿刺注射法建立雞的痛風性關(guān)節(jié)炎動物模型，將MSU晶體混懸液通過膝關(guān)節(jié)后側(cè)韌帶注入雞的膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)，并適度活動該關(guān)節(jié)[27]。另外，在進行雞的關(guān)節(jié)腔注射建模前，可對其進行飲食調(diào)整，如高鈣和(或)高蛋白食物喂養(yǎng)，以誘導雞體內(nèi)尿酸水平的升高[28]。此方法在一定程度上模擬了痛風患者體內(nèi)尿酸水平升高至痛風性關(guān)節(jié)炎形成的一系列過程，較符合痛風的臨床病理生理特征。上述方法均可用于建立雞痛風性關(guān)節(jié)炎動物模型，但由于難以控制動物品系，重復性較差，而且存在管理困難等問題，其應用受到限制。

2.2高尿酸血癥動物模型 雞的嘌呤代謝過程與人體相似，故可用于建立高尿酸血癥動物模型，可選用的建模方法主要有高鈣高蛋白食物喂養(yǎng)[29]。根據(jù)尿酸溶解性較差的特點，在高鈣高蛋白食物喂養(yǎng)的同時限制其飲水量，以達到增加體內(nèi)血尿酸水平的目的。此外，可通過喂食腺嘌呤混懸液[30]或酵母類[31]構(gòu)建鵪鶉高尿酸血癥模型，以增加體內(nèi)嘌呤含量并提高尿酸水平，模擬人體尿酸代謝過程。真菌產(chǎn)物也可誘發(fā)高尿酸血癥。在雞飼料中可添加卵孢霉素[32]或赭曲霉素及丹寧酸[33]等，可促使雞體內(nèi)尿酸水平升高，并可使尿酸鹽在心臟、腎臟等器官組織沉積。由于雞與鵪鶉體內(nèi)尿酸代謝過程與人相似，故采用上述方法構(gòu)建模型的血尿酸水平在一定時間內(nèi)處于較高水平，有利于相關(guān)研究的進行。

3 哺乳類動物

哺乳類動物體內(nèi)尿酸代謝過程與人體存在一定差異。由于體內(nèi)UOX的存在，嘌呤經(jīng)過體內(nèi)代謝后生成尿囊素后排出體外，故哺乳類動物一般不會發(fā)生自發(fā)性高尿酸血癥及痛風性關(guān)節(jié)炎。兔是常用于建立急性痛風性關(guān)節(jié)炎模型的哺乳動物，主要有經(jīng)典和改良兩種建模方式。經(jīng)典建模方式[34]：在麻醉后兔膝關(guān)節(jié)注射一定量的MSU晶體混懸液，建模后兔表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)腫脹、行動困難；實驗室檢查顯示炎癥介質(zhì)及細胞因子水平的改變。該方法可模擬MSU晶體對刺激機體后產(chǎn)生的局部生理病理改變。改良建模方式[35]：麻醉后，手術(shù)取出兔大網(wǎng)膜，將MSU晶體用大網(wǎng)膜包裹并植入兔的膝關(guān)節(jié)，術(shù)后可見兔的關(guān)節(jié)改變，并可通過實驗室檢查驗證相應炎癥介質(zhì)及細胞因子的改變。由于人體關(guān)節(jié)內(nèi)痛風結(jié)節(jié)和痛風石主要以固體形式存在，經(jīng)典方式建模時一般采用的是MSU晶體混懸液，不能準確模擬人體生理病理過程，故對經(jīng)典模型進行了改良，改良建模方式克服了經(jīng)典建模方式的不足，兔的膝關(guān)節(jié)中MSU晶體以固體形式存在，能夠更好地模擬急性痛風性關(guān)節(jié)炎的反應過程，模型持續(xù)時間更長，有利于長效控制痛風藥物的研究。將MSU晶體注入犬的關(guān)節(jié)后，成功誘發(fā)其急性關(guān)節(jié)炎，這是痛風研究史上的里程碑[36]。由于樹鼩與人類關(guān)系密切，醫(yī)學研究亦可使用這些小型哺乳動物作為替代動物模型。腹腔注射氧酸鉀可引起樹鼩急性高尿酸血癥[37]，但樹鼩是否可以用來模擬自發(fā)痛風還有待觀察。頸靜脈注射MSU晶體混懸液可引起豬的高尿酸血癥，故可用于構(gòu)建痛風模型，且該模型還驗證了尿酸可通過腸道排出這一結(jié)論[38]。

4 靈長類

在哺乳類動物中，具有功能型尿酸氧化酶的物種占較高比例，而大型猿類、人類等部分靈長類物種的尿酸氧化酶基因在進化(基因突變等)過程成為假基因，不能表達功能型尿酸氧化酶，導致血清尿酸水平升高[39]。猴屬于靈長類動物，且與人類基因具有高度相似性，理論上是研究人類疾病的理想實驗動物。獼猴經(jīng)含黃曲霉素飲食喂養(yǎng)后，可檢測到炎癥細胞周圍的尿酸鹽結(jié)晶[40]，提示可利用猴建立痛風動物模型，但使用非人靈長類動物建立疾病模型存在一定困難。首先，猴本身屬于國家保護動物，使用成本很高；其次，猴主要來源于野生，難以做到精確品系控制；再次，目前對猴的生理及病理等的研究尚不深入，難以避免建立模型時的隨機誤差。

5 其他動物

其他動物也用于建立痛風模型。斑馬魚的繁殖周期短，與人類基因組具有同質(zhì)性，故可用于人類疾病的建模，現(xiàn)已用于一些遺傳變異和尿酸調(diào)節(jié)之間分子機制的研究，如使用氧酸鉀和黃嘌呤鈉鹽處理幼魚可產(chǎn)生斑馬魚高尿酸血癥模型[41]，斑馬魚也可用于研究急性痛風性炎癥[42]，但目前尚缺乏大規(guī)模研究，故難以對其進行準確評價。與人類一樣，鳥類編碼尿酸氧化酶的基因也不活躍。通過喂食富含嘌呤食物建立的高尿酸血癥鳥類模型已經(jīng)建立，包括紅尾鷹[43]。但建立鳥類痛風模型存在一定困難，首先，鳥類難以達到規(guī)?；B(yǎng)殖，成本較高；其次，鳥類尿酸水平不穩(wěn)定；最后，鳥類與人類的基本生物學信息存在差異，限制了該模型的廣泛應用。骨骼證據(jù)表明，暴龍患有痛風，但不可能將其用于模擬痛風的研究[44]。

6 小 結(jié)

目前已發(fā)現(xiàn)多種動物的疾病與人類相似，并已實際用于人類疾病的研究。用于人類痛風研究并成功建立動物模型的動物包括大鼠、小鼠、雞、鵪鶉、兔等。動物模型的建立有利于痛風發(fā)病機制、臨床特點、藥物治療等的研究，但由于實驗動物與人體存在異質(zhì)性，各種模型均在某一個方面模擬痛風，但并不具有整體性，目前尚無能夠完整模擬人體內(nèi)尿酸升高導致高尿酸血癥及痛風性關(guān)節(jié)炎的一系列過程的模型。理想的痛風模型應該同時具有高尿酸血癥和痛風性關(guān)節(jié)炎兩大特點，采用氧嗪酸鉀腹腔注射和MSU晶體混懸液踝關(guān)節(jié)注射可建立高尿酸血癥并急性痛風性關(guān)節(jié)炎的大鼠模型[45]。此外，可通過敲除基因建立動物模型，但此類模型動物的壽命一般較短，不利于較長時間的研究。目前建模標準的建立存在困難，由于動物與人類的差異，實際操作中尿酸水平的測定有一定難度，且難以準確界定動物高尿酸血癥標準。雖然痛風動物模型的建立能夠在一定程度上模擬人體的疾病過程，但目前建模成功率較低，動物死亡率偏高，相關(guān)問題仍需進一步研究。